[发明专利]脉冲DC溅射系统和方法

说明书

公开了系统和方法。一种方法包括：提供至少第一电极、第二电极和第三电极；以及使用至少两种单独的并且不同的靶材料中的每种靶材料与三个电极结合，以实现溅射。该方法还包括：在第一电处施加第一电压，第一电压在多个周期中的每个周期期间相对于第二电极在正与负之间交变；以及向第三电极施加第二电压，第二电压在多个周期中的每个周期期间相对于第二电极在正与负之间交变。

根据35 U.S.C.§119要求享有优先权

本专利申请要求2019年7月25日提交的标题为“Pulsed DC Sputtering Systemsand Methods”并且转让给本受让人的临时申请No.62/878,591的优先权，并且在此通过引用将其明确并入本文。

技术领域

本发明总体涉及溅射系统，并且更具体地涉及脉冲DC溅射。

背景技术

在历史上，溅射包括在真空室中生成磁场，并且在该室中使等离子体束撞击牺牲靶，由此使靶溅射(发射)材料，然后这些材料作为薄膜层沉积在衬底上(有时是在与工艺气体反应之后)。溅射源可以采用磁控管，磁控管利用强电场和磁场将带电等离子体粒子局限为靠近靶的表面。通常提供阳极以从等离子体收集电子，以在离子离开以轰击靶时保持等离子体中性。

多年来，业界已经进行了各种尝试，以使溅射效率最大化、降低功耗要求、使系统的热负荷最小化、使电弧最小化和/或增加可以用于系统中的衬底的类型。另外，溅射靶已经发展了多年，包括复合材料，例如氧化铟锡(ITO)，其经常用于制造用于显示器(例如液晶显示器(LCD)、平板显示器、等离子显示器和触摸面板)的透明导电涂层。这些复合靶材料可以包括用作磁控管上的靶并且然后被溅射以产生复合材料层的两种或更多种金属。但是这些复合靶可能非常昂贵，这使得溅射工艺非常昂贵。

另一个在业界一直存在的问题是在不均匀表面(例如，在具有沟槽的表面)之上沉积溅射材料的均匀层的问题。因此，仍然需要更成本有效和更共形的靶材料沉积。

发明内容

本公开的一个方面是一种用于溅射的方法，其包括提供至少第一电极、第二电极和第三电极。该方法还包括：在第一电处施加第一电压，第一电压在多个周期中的每个周期期间相对于第二电极在正与负之间交变；以及向第三电极施加第二电压，第二电压在多个周期中的每个周期期间相对于第二电极在正与负之间交变。该方法还包括使用至少两种单独的并且不同的靶材料中的每种靶材料与三个电极结合，以实现溅射。

在该方法的一些变型中，第一电极和第三电极各自包括磁控管，以形成第一磁控管和第三磁控管，其中，第一磁控管和第三磁控管中的每者耦接至两种单独的并且不同的靶材料中的对应的一种靶材料，并且其中，第二电极既不包括靶也不包括磁控管，以作为阳极操作。

在该方法的其他变型中，三个电极中的每个电极是磁控管，以形成第一磁控管、第二磁控管和第三磁控管，其中，至少两种单独的并且不同的靶材料中的一种靶材料耦接至第一磁控管和第三磁控管，并且至少两种单独的并且不同的靶材料中的另一种靶材料耦接至第二磁控管。

在该方法的另外其他变型中，三个电极中的每个电极是磁控管，以形成第一磁控管、第二磁控管和第三磁控管，并且至少两种单独的并且不同的靶材料包括三种单独的并且不同的靶材料，其中，三种单独的并且不同的靶材料中的每种靶材料耦接至三个磁控管中的对应的一个磁控管。

该方法的任何以及所有变型都可以包括：采用接地屏蔽孔并且在任何方向上移动衬底，以在均匀地衬底上沉积至少两种单独的并且不同的靶材料。